单片机的电子时钟设计
摘 要电子时钟是一种非常广泛日常计时工具，对现代社会越来越流行。它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能。本次针对市面上的电子时钟进行改善，设计除了一款可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度、以及湿度的电子时钟，该电子时钟具有定时提醒的功能。本次设计的单片机的电子时钟设计由单片机AT89C51主控制芯片，来驱动整个时钟系统、由外围时钟电路、DS1302时钟芯片电路、LCD1602液晶显示电路、复位电路、按键设置电路和DHT11温湿度传感器采集电路、声提醒电路等部分构成。系统工作的过程中，通过一个LCD液晶显示器实时的显示时间，通过另外一个显示器来实时的显示采集到的环境温湿度数据。该电路还具有定时提醒功能，显示的时钟，如果时钟数据不准确，可以通过按键电路来实现调节。本次设计的电子时钟电路具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，具有广阔的市场前景，有利于产品的推广。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2 研究意义 1
1.3研究内容 2
第二章 电子时钟系统的设计方案 3
2.1总设计方案 3
2.2主控芯片选择 4
2.3 温湿度传感器选择 5
2.4显示模块选择 6
2.5时钟芯片选择 7
第三章 硬件设计 9
3.1 单片机电子时钟系统设计框图 9
3.2 AT89C51单片机的最小系统电路 10
3.3 LCD1602显示电路 11
3.4 按键设置电路 12
3.5 DS1302时钟电路 13
3.6 DHT11温湿度检测电路 14
3.7定时闹铃电路 15
第四章 软件设计 16
4.1软件总流程 16
4.2 DHT11温湿度传感器检测流程 17
4.3 LCD1602液晶显示流程 18
4.4闹钟系统程序 19
第五章 系统调试 20
5.1 Keil程序设计 20
5.2 Proteus软件仿真
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设计 20
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 原理图 27
第一章 绪论
1.1选题背景
当今社会，人们的生活水平有了飞跃的提升，生活的节奏也明显加快了许多，尤其是上班族对时间的要求越来越高，人们需求的是精准的数字计时。
目前，很多计时产品都涌入市场，其中具有代表性的就是电子时钟。电子时钟的出现，打破了世界的平静，与前两次的世界钟表相比，它紧接其后。起初，人类发明的钟表，靠摆钟的摆动和和震动来记录的时间，精度不是很高，那是被成为首次的钟表革命。其次，后面一次改革是利用石英晶体产生振荡而被广泛的应用，用这种技术，比前次的设计，精度更高，也更加受人们的欢迎。到现在，最后一次的改变就是电子万年历的应用，使计时产品的差别从分级缩小到1/600万秒，从原来古老指针计时的方式演变为人们每天更为知晓的夜光数字显示方式，一目了然，并增添了可以显示日期、星期、温度、湿度以及其他日常附属信息它更贴近消费者的生活需求！因此，电子时钟的发明带来了钟表计时业界飞跃性的进步，
电子时钟在我国生产的有很多品种，大致上来说以研究具有多功能电子时钟为首要，使电子时钟除了显示原来的时间，日期外还具有闹铃，以及温湿度检测功能。电子时钟的完善在当今社会越来越重视。数字化技术的告诉发展在二十一世纪尤为突出，在数字化飞速发展的时代单片机主导这很重要的角色。当今的紧急任务是利用单片机来使电子时钟的开发与研究，因为在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等许多场合都有它，电子时钟的应用有很好的发展空间。现在信息变换不断和高新技术的进一步发展使得电子时钟投入市场得到广泛应用。
1.2 研究意义
电子时钟贴近人们的生活，在生活中到处可以看到各种各样的时钟表，有些电子时钟，做工非常精致，适合做电子表，供小孩子佩戴。随着电子时钟的多样性，日常所用的时钟表，除了能显示时间和月份之外，还要具有定时闹铃的功能。现在，出现的一些电子时钟，在原有的显示功能上添加了温度显示，或者湿度显示的功能，让日常生活中的人们，可以了解到环境内的温度情况、以及环境内的湿度情况，这样，根据显示的温湿度能有效的注意保暖，避免受凉感冒。在大学这4年中，自己也学习了单片机的课程，关于电路的设计和单片机编程都有一定的理论和实践基础，在平时自己也喜欢和老师他们交流沟通这方面的设计，选择研究电子时钟，有几点原因：1.电子时钟在日常中的应用很广泛，有很好的开发前景。2.之前，市面上出现的一些电子时钟，在掉电的情况下，数据会丢失，这种时钟数据丢失的情况，需要解决。3.电子时钟，除了能够显示时钟数据外，应该要添加一些功能，比如；定时，温度检测、湿度检测等。在这次的毕业设计中，将在学校学习的专业知识，运用到设计中去，从设计的过程中，去发现和解决问题，对自己来说，将会收益匪浅，能增强自己的动手能力，提高自己的分析能力，以及解决问题的能力，综合考虑，本次设计电子时钟，将会有很好的情景和意义。
1.3研究内容
本次设计的电子时钟，基于单片机的AT89C51单片机芯片来设计，实现计时、以及环境中的温湿度检测。电子时钟所研究的是利用单片机来控制的一个具体应用，主要研究内容主要包括以下几个方面：
1．挑选电子时钟芯片时，功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件为主要考虑对象。
2．在设计外围电路和单片机的接口电路要选最合适的设计芯片。
3．在对电子时钟实物焊接时要使结构简单实用，容易实现功能和系统电路简易。
4．在开发板上利用硬件电路图来焊接。
5．编写控制AT89C51芯片的单片机程序要根据设计的硬件电路。
6．按照编程、编译、调试，来进行软件仿真。仿真通过后把程序下载到单片机上运行，以此实现电子时钟的功能。
7.软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。
第二章 电子时钟系统的设计方案
2.1总设计方案
在单片机设计的电子时钟电路中，为了根据设计的功能需要，本次设计的单片机的电子时钟设计由单片机AT89C51主控制芯片，来驱动整个时钟系统、由外围时钟电路、时钟电路、液晶显示电路、按键输入设置电路温湿度传感器采集电路、定时电路等部分构成。本次设计的电子时钟系统的总体框图如图21所示。
图21 电子时钟系统的总体框图
本次设计的电子时钟系统中，通过AT89C51单片机最小系统，来实现整个时钟电路的驱动控制，当电源供电系统给单片机电路供电后，时钟系统就会工作。此时电子时钟开始显示时间和月份，通过按键开始设定时间，将时钟调整正确，调节完成后的时钟，在LCD液晶显示器上显示输出，在该时钟系统中，设计了一个定时闹钟，通过按键设定定时的时间，可以实现定时闹铃的功能。同时，还添加了一个温湿度检测功能，通过温湿度传感器检测环境中的温度信号，以及湿度信号，并最终，将采集的环境温度数据以及环境湿度数据，通过显示器输出。
在电子时钟系统中，选用LCD1602液晶显示器实时的显示输出的信号，通过时钟芯片DS1302电路产生的时钟，该芯片在单片机掉电的情况下，还能继续工作保持时钟的运行，可靠的保证下次系统重新启动后，时钟的数据不会丢失，还能继续显示实时的时间。如果初始的时钟数据不正确，通过按键设置电路，进行时间的校正设定。采用DHT11温湿度传感器来采集环境中的温度和湿度信号。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2 研究意义 1
1.3研究内容 2
第二章 电子时钟系统的设计方案 3
2.1总设计方案 3
2.2主控芯片选择 4
2.3 温湿度传感器选择 5
2.4显示模块选择 6
2.5时钟芯片选择 7
第三章 硬件设计 9
3.1 单片机电子时钟系统设计框图 9
3.2 AT89C51单片机的最小系统电路 10
3.3 LCD1602显示电路 11
3.4 按键设置电路 12
3.5 DS1302时钟电路 13
3.6 DHT11温湿度检测电路 14
3.7定时闹铃电路 15
第四章 软件设计 16
4.1软件总流程 16
4.2 DHT11温湿度传感器检测流程 17
4.3 LCD1602液晶显示流程 18
4.4闹钟系统程序 19
第五章 系统调试 20
5.1 Keil程序设计 20
5.2 Proteus软件仿真
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
设计 20
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 原理图 27
第一章 绪论
1.1选题背景
当今社会，人们的生活水平有了飞跃的提升，生活的节奏也明显加快了许多，尤其是上班族对时间的要求越来越高，人们需求的是精准的数字计时。
目前，很多计时产品都涌入市场，其中具有代表性的就是电子时钟。电子时钟的出现，打破了世界的平静，与前两次的世界钟表相比，它紧接其后。起初，人类发明的钟表，靠摆钟的摆动和和震动来记录的时间，精度不是很高，那是被成为首次的钟表革命。其次，后面一次改革是利用石英晶体产生振荡而被广泛的应用，用这种技术，比前次的设计，精度更高，也更加受人们的欢迎。到现在，最后一次的改变就是电子万年历的应用，使计时产品的差别从分级缩小到1/600万秒，从原来古老指针计时的方式演变为人们每天更为知晓的夜光数字显示方式，一目了然，并增添了可以显示日期、星期、温度、湿度以及其他日常附属信息它更贴近消费者的生活需求！因此，电子时钟的发明带来了钟表计时业界飞跃性的进步，
电子时钟在我国生产的有很多品种，大致上来说以研究具有多功能电子时钟为首要，使电子时钟除了显示原来的时间，日期外还具有闹铃，以及温湿度检测功能。电子时钟的完善在当今社会越来越重视。数字化技术的告诉发展在二十一世纪尤为突出，在数字化飞速发展的时代单片机主导这很重要的角色。当今的紧急任务是利用单片机来使电子时钟的开发与研究，因为在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等许多场合都有它，电子时钟的应用有很好的发展空间。现在信息变换不断和高新技术的进一步发展使得电子时钟投入市场得到广泛应用。
1.2 研究意义
电子时钟贴近人们的生活，在生活中到处可以看到各种各样的时钟表，有些电子时钟，做工非常精致，适合做电子表，供小孩子佩戴。随着电子时钟的多样性，日常所用的时钟表，除了能显示时间和月份之外，还要具有定时闹铃的功能。现在，出现的一些电子时钟，在原有的显示功能上添加了温度显示，或者湿度显示的功能，让日常生活中的人们，可以了解到环境内的温度情况、以及环境内的湿度情况，这样，根据显示的温湿度能有效的注意保暖，避免受凉感冒。在大学这4年中，自己也学习了单片机的课程，关于电路的设计和单片机编程都有一定的理论和实践基础，在平时自己也喜欢和老师他们交流沟通这方面的设计，选择研究电子时钟，有几点原因：1.电子时钟在日常中的应用很广泛，有很好的开发前景。2.之前，市面上出现的一些电子时钟，在掉电的情况下，数据会丢失，这种时钟数据丢失的情况，需要解决。3.电子时钟，除了能够显示时钟数据外，应该要添加一些功能，比如；定时，温度检测、湿度检测等。在这次的毕业设计中，将在学校学习的专业知识，运用到设计中去，从设计的过程中，去发现和解决问题，对自己来说，将会收益匪浅，能增强自己的动手能力，提高自己的分析能力，以及解决问题的能力，综合考虑，本次设计电子时钟，将会有很好的情景和意义。
1.3研究内容
本次设计的电子时钟，基于单片机的AT89C51单片机芯片来设计，实现计时、以及环境中的温湿度检测。电子时钟所研究的是利用单片机来控制的一个具体应用，主要研究内容主要包括以下几个方面：
1．挑选电子时钟芯片时，功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件为主要考虑对象。
2．在设计外围电路和单片机的接口电路要选最合适的设计芯片。
3．在对电子时钟实物焊接时要使结构简单实用，容易实现功能和系统电路简易。
4．在开发板上利用硬件电路图来焊接。
5．编写控制AT89C51芯片的单片机程序要根据设计的硬件电路。
6．按照编程、编译、调试，来进行软件仿真。仿真通过后把程序下载到单片机上运行，以此实现电子时钟的功能。
7.软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。
第二章 电子时钟系统的设计方案
2.1总设计方案
在单片机设计的电子时钟电路中，为了根据设计的功能需要，本次设计的单片机的电子时钟设计由单片机AT89C51主控制芯片，来驱动整个时钟系统、由外围时钟电路、时钟电路、液晶显示电路、按键输入设置电路温湿度传感器采集电路、定时电路等部分构成。本次设计的电子时钟系统的总体框图如图21所示。
图21 电子时钟系统的总体框图
本次设计的电子时钟系统中，通过AT89C51单片机最小系统，来实现整个时钟电路的驱动控制，当电源供电系统给单片机电路供电后，时钟系统就会工作。此时电子时钟开始显示时间和月份，通过按键开始设定时间，将时钟调整正确，调节完成后的时钟，在LCD液晶显示器上显示输出，在该时钟系统中，设计了一个定时闹钟，通过按键设定定时的时间，可以实现定时闹铃的功能。同时，还添加了一个温湿度检测功能，通过温湿度传感器检测环境中的温度信号，以及湿度信号，并最终，将采集的环境温度数据以及环境湿度数据，通过显示器输出。
在电子时钟系统中，选用LCD1602液晶显示器实时的显示输出的信号，通过时钟芯片DS1302电路产生的时钟，该芯片在单片机掉电的情况下，还能继续工作保持时钟的运行，可靠的保证下次系统重新启动后，时钟的数据不会丢失，还能继续显示实时的时间。如果初始的时钟数据不正确，通过按键设置电路，进行时间的校正设定。采用DHT11温湿度传感器来采集环境中的温度和湿度信号。
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